CN205953758U - 新型藻类—活性污泥耦合反应器 - Google Patents
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Abstract
一种新型藻类—活性污泥耦合反应器，主要由气泵、恒温水浴、藻类反应器、过滤器、活性污泥反应器等组成。藻类反应器采用补充CO2和植物生长灯补光，气泵提供带正压的空气，经恒温水浴加热到适宜温度后，再分别输送到曝气环和曝气头鼓泡上浮，带动抗生素废水作柔性动力定向循环。用其去除抗生索的方法是首先将待处理的抗生素废水送入藻类反应器进行初步处理，不仅去除部分抗生素，还可有效降低能抑制污泥中某些微生物的抗生素活性；再将抗生素废水过滤后送入活性污泥反应器进一步作较为彻底的处理。采用本实用新型来去除抗生索，效率高、成本低、操作方便、环境友好。还可应用于其它有机物及重金属废水的处理，具有极其广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗、制药、牲畜养殖、农业、水产养殖等领域的废水处理***，尤其涉及一种新型藻类-活性污泥耦合反应器。
背景技术
医疗、制药、牲畜养殖、农业、水产养殖等领域，都要产生大量富含抗生素的废水。最近有报纸公开报道，2013年我国的抗生素使用量达16.2万吨，约占世界用量的一半，其中52％为兽用，48％为人用，超过5万吨抗生素被排入自然界的水土环境中，给以地表水作为饮用水水源的地区的水质安全带来了巨大的威胁。抗生素残留的危害主要体现在两方面：一是对环境中微生物群落以及水生生物、植物、动物的种群结构和营养转移方式产生一定的影响，进而破坏生态***的平衡，而环境中的抗生素可以在食物链生物中蓄积并沿食物链传递；二是长期处于低剂量抗生素环境中会诱发耐药菌的产生，最终对人类健康构成极大的威胁。
所以，含有抗生素的废水在进入自然界的水体之前，必须进行必要的处理，达到安全无害的要求后方可排放。其中生物处理方法就是处理有机污染物废水的常用技术之一。生物法处理过程实际上是由微生物参与进行的有机分解过程，微生物主要是藻类、细菌和原生动物等。此技术可以显著降低污水处理的运行费用，常用于制药废水的处理。
目前国内外采用生物法处理有机污染物废水的最常用方法为活性污泥工艺，其去除机理为生物氧化与生物吸附。活性污泥含有丰富的微生物群落(主要指细菌)，可以通过生物代谢将有机污染物降解，同时当有机污染物在固相中的分配系数较高时，活性污泥的物理化学吸附作用也很重要，部分未被生物降解的目标化合物可以通过活性污泥的吸附作用从水相转移至污泥固相中。但最重要的是，由于抗生素多为抗微生物药物，能直接杀死污泥中某些细菌或抑制其生长，影响污泥中微生物的种类和群落组成，降低微生物对污染物的去除能力，导致抗生素去除效率低下。所以，单一的活性污泥工艺去除抗生索的效果并不十分理想。
微藻作为重要的生物材料，逐渐被用于治理大气污染和水污染中，如吸收固 定CO2、去除重金属和有机污染物、污水中氮磷深度净化等。微藻在抗生素去除方面的应用也有报道，如去除四环素、诺氟沙星和阿莫西林。光是微藻生长的必要条件，微藻利用光能进行光合作用，不同波段的光波对微藻的作用不同，其中的红光和蓝光对微藻的作用最大。而现有常规的藻类工艺中所采用的补充光源多为白炽灯、荧光灯和高压钠灯等，这些光源的共同缺点是波长不能有效控制，发光效率低，大部分的电能都转化为热量，对微藻的光合辐射效率低。所以，单一的藻类工艺其处理效果也不理想，尤其是抗生素废水，具有成分复杂、有机污染物种类多、可生化性低、且具有生物毒性等特点，单一的藻类处理工艺也很难达到理想的效果。
为解决以上技术难题，本实用新型提供一种新型藻类-活性污泥耦合反应器。
发明内容
本实用新型所提供的新型藻类-活性污泥耦合反应器，其主体思路是：第一步将抗生素废水首先引入藻类反应器进行初步处理，不仅能去除部分抗生素，还可有效降低能抑制污泥中某些微生物的抗生素活性；第二步再将已经初步处理过的抗生素废水经过滤器过滤后进入活性污泥反应器进一步作较为彻底的处理。得到对抗生素废水的处理效率明显优于单一处理工艺的结果，且处理成本低廉。
本实用新型所提供的新型藻类-活性污泥耦合反应器，主要由气泵1、恒温水浴2、藻类反应器8、过滤器11、活性污泥反应器12等组成。其特征是藻类反应器与活性污泥反应器进行耦合，协同完成抗生素废水的处理。其中的藻类反应器8主要由植物生长灯8-1、内管8-2、隔离管8-3、外管8-4、曝气环8-5等组成；活性污泥反应器12主要由外管12-1、内管12-2、曝气头12-3、阀V 12-4、储槽12-5等组成，外管12-1的底部呈锥形，减少污泥在死角处沉积。为确保抗生素废水在不采用泵送的情况下依靠自身重力实现相邻设备之间的顺畅流动，藻类反应器8的底部必须高于过滤器11的顶部，而过滤器11的底部又必须高于活性污泥反应器12的顶部。藻类是一种含叶绿素的植物，采用CO2钢瓶4向藻类反应器8中提供CO2，再用植物生长灯8-1进行补光，可促进藻类进行光合作用。植物生长灯优先采用红光灯和蓝光灯搭配使用。
本实用新型工艺简洁、抗生素去除率高、节省能耗、设备少、体积小，与现有技术相比，明显具有如下优点：
(1)本实用新型所提供的新型藻类-活性污泥耦合反应器，将待处理的抗生素废水首先送入藻类反应器进行初步处理，不仅去除部分抗生素，还可有效降低能抑制污泥中某些微生物的抗生素活性；再将抗生素废水经过滤器过滤后送入活性污泥反应器进一步作较为彻底的处理，达到高效去除抗生索的目的。
(2)藻类反应器采用补充CO2和植物生长灯补光，有利于藻类进行光合作用，促使藻类迅速生长和繁殖。
(3)藻类反应器和活性污泥反应器均采用气泵提供带正压的空气，经恒温水浴加热到适宜的温度后，再分别输送到藻类反应器底部的曝气环和活性污泥反应器底部的曝气头进行鼓泡，因气泡内空气的密度小而上浮，带动藻类反应器和活性污泥反应器中的抗生素废水进行柔性动力定向循环流动，保护微生物细胞不受伤害。适宜的曝气温度有利于微生物的生长和繁殖。
(4)采用本实用新型所提供的新型藻类-活性污泥耦合反应器，来处理含有成分复杂的抗生素废水，效率高、成本低、操作方便、环境友好。可应用于其它有机物废水如农药以及重金属废水等的处理，具有极其广阔的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图1中：1.气泵，2.恒温水浴，3.阀I，4.CO2钢瓶，5.阀II，6.流量计I，7.流量计II，8.藻类反应器，8-1.植物生长灯，8-2.内管，8-3.隔离管，8-4.外管，8-5.曝气环，9.阀III，10.阀IV，11.过滤器，12.活性污泥反应器，12-1.外管，12-2.内管，12-3.曝气头，12-4.阀V，12-5.储槽，13.流量计III，14.阀VI。
具体实施方式
下面结合附图1对本实用新型作进一步描述：
气泵1的气体出口用管道与恒温水浴2中盘管的入口连接，该盘管的出口经三通依次与阀I 3、流量计II 7连接，CO2钢瓶4的出口依次与阀II 5、流量计I 6连接，流量计I 6的出口与流量计II 7的出口汇总后经管道与安装在藻类反应器8底部的曝气环8-5连接，曝气环8-5安装在隔离管8-3和外管8-4所形成狭缝的底部，在隔离管8-3的下端均布数根长度适当的细杆支撑，植物生长灯8-1(红光灯和蓝光灯各一盏)分别安装在内管8-2的底部和顶部。隔离管8-3、外管8-4、内管8-2均采用透明材质，优先采用无机玻璃。藻类反应器8的底部分别与阀III9和阀IV10联通，阀IV10为排污阀，也可作为待处理废水的入口。阀III9出口的正下方 安装过滤器11，在过滤器11的正下方安装活性污泥反应器12。由恒温水浴2中的盘管出口经三通的另一个出口再用管道依次与阀VI14、流量计III13、曝气头12-3连接，曝气头12-3安装在内管12-2的底部，在内管12-2的下端均布数根长度适当的细杆支撑，外管12-1的锥形底部与阀V12-4接通，在阀V12-4的正下方安装储槽12-5。
本实用新型的具体工作方式如下：
首先将待处理的适量抗生素废水经阀IV10输入藻类反应器8，也可从藻类反应器8的顶部直接倒入，其液面略高于隔离管的上管口。再加入优选出的藻类，可优先采用蛋白核小球藻，该藻结构简单，能够利用植物生长灯的补充光源和CO2进行光合作用，合成有机物质并释放出O2，是自然界中光合效率最高、生长最为迅速的原始生物种类之一。然后开启恒温水浴2和植物生长灯8-1，恒温水浴2是用来加热由气泵提供的曝气空气，等到恒温水浴2中的水温恒定在设定温度(优先设定水温为30℃)时，再开启气泵1，并根据藻类反应器8内藻的数量和流量计I 6的显示值，调节阀II 5的开启度。根据曝气环8-5的鼓泡情况和流量计流量计II 7的显示值，调节阀I 3的开启度。一般情况下，抗生素废水经藻类反应器8处理12h后，即可达到预处理的要求。
然后打开阀III9，藻类反应器8中的液体流入过滤器11，藻类截留在滤网之上，待进一步处理的抗生素废水则流过滤网落入活性污泥反应器12，其液面略高于内管12-2的上管口。根据曝气头12-3的鼓泡情况和流量计III13的显示值，调节阀VI14的开启度。一般情况下，抗生素废水经活性污泥反应器进一步处理12h后，总处理效率可达96％，即认为抗生素废水经处理已达到无害的要求，便可进行安全排放。
Claims (3)
1.一种新型藻类-活性污泥耦合反应器，主要由气泵、恒温水浴、藻类反应器、过滤器、活性污泥反应器组成，其特征在于：采用藻类反应器与活性污泥反应器进行耦合，协同完成抗生素废水的处理；所述藻类反应器主要由植物生长灯、内管、隔离管、外管、曝气环组成，其中的植物生长灯采用红光灯和蓝光灯搭配使用，在隔离管的下端均布数根长度适当的细杆支撑；所述活性污泥反应器主要由外管、内管、曝气头、阀V、储槽组成，其中外管的底部呈锥形，减少污泥在死角处沉积，在内管的下端均布数根长度适当的细杆支撑。
2.如权利要求1所述的新型藻类-活性污泥耦合反应器，其特征在于：所述藻类反应器和活性污泥反应器，均采用气泵向曝气环和曝气头提供带正压的空气发生鼓泡上浮，带动抗生素废水进行柔性动力定向循环流动，保护微生物细胞不受伤害。
3.如权利要求1所述的新型藻类-活性污泥耦合反应器，其特征在于：所述恒温水浴需设定适宜的温度，用来加热由气泵提供的曝气用空气，设定恒温水浴的温度为30℃，适宜的曝气温度有利于微生物的生长和繁殖。
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